武漢化工園區(qū)揮發(fā)性有機(jī)物管控現(xiàn)狀及對策建議

＊金克洋 辛道旭 張瑞 劉君俠,3 劉瓊玉,3*

（1.工業(yè)煙塵污染控制湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（江漢大學(xué)） 湖北 430056 2.武漢市生態(tài)環(huán)境局青山區(qū)分局 湖北 430081 3.江漢大學(xué)分析測試中心 湖北 430056）

引言

揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）是形成臭氧（O3）和二次氣溶膠的重要前體物[1-2]。近年來，我國SO2、氮氧化物（NOx）、煙粉塵控制成效明顯，但VOCs排放量仍呈增長趨勢，對大氣環(huán)境影響日益突出。在PM2.5與O3協(xié)同控制以及減污降碳的背景下，“十四五”期間，VOCs替代SO2列入大氣環(huán)境質(zhì)量的約束性指標(biāo)，VOCs污染防治將成為大氣污染控制的關(guān)鍵與重點(diǎn)?！笆奈濉敝笜?biāo)目標(biāo)設(shè)置為：PM2.5、優(yōu)良天數(shù)、NOx（氮氧化物）和VOCs（揮發(fā)性有機(jī)物）、重度污染天數(shù)等5個(gè)指標(biāo)，原來的兩個(gè)總量指標(biāo)是SO2和NOx，現(xiàn)在把SO2換成VOCs，VOCs取代SO2成為新指標(biāo)?？梢?，國家對VOCs防治的重視上升了一個(gè)新臺(tái)階?；@區(qū)是VOCs排放的重要工業(yè)源，VOCs排放種類多，比重也較大[3]，VOCs治理及異味溯源問題已成為我國大氣治理重要工作之一。

本文以武漢化工園區(qū)為例，系統(tǒng)分析當(dāng)前化工園區(qū)VOCs存在的主要問題，提出該化工園區(qū)VOCs針對性的防治措施，旨在為提升化工園區(qū)VOCs管控水平提供借鑒。

1.化工園區(qū)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）管控的現(xiàn)實(shí)意義

(1)防控臭氧(O3)的需要

“十三五”期間，大氣環(huán)境質(zhì)量得到明顯改善，現(xiàn)在主要矛盾集中在O3污染濃度指標(biāo)的控制上。特別在“十三五”末，PM2.5污染逐漸減輕，但O3濃度呈現(xiàn)上升的趨勢。O3污染已經(jīng)成為我們國家大部分地區(qū)制約空氣質(zhì)量改善的首要問題。以武漢化工園區(qū)空氣質(zhì)量自動(dòng)站點(diǎn)為例，2019年103個(gè)污染日中，有74天的首要污染物為O3，占71.8%[4]；2020年287個(gè)污染日中，有132天的首要污染物為O3，占46.0%[5]；O3連續(xù)兩年成為化工園區(qū)自動(dòng)站點(diǎn)污染天氣首要污染物占比最大的因子。黨的十九屆五中全會(huì)提出，要加強(qiáng)PM2.5和O3協(xié)同控制。VOCs作為形成O3和PM2.5的重要前體物，治理VOCs污染，補(bǔ)齊短板，將是今后一個(gè)時(shí)期大氣治理的重要內(nèi)容[6]。

(2)VOCs信訪投訴成為熱點(diǎn)問題

近年來，我國環(huán)境污染治理雖然取得積極進(jìn)展，但形勢依然嚴(yán)峻，特別是惡臭異味擾民已經(jīng)成為熱點(diǎn)問題[7]，VOCs中有害成分直接或間或危險(xiǎn)人體健康[8-9]。目前石化企業(yè)成為我國惡臭異味主要環(huán)境信訪投訴對象，化工園區(qū)惡臭主要是VOCs無組織排放引起的，加強(qiáng)對化工園區(qū)VOCs的管控已迫在眉睫，國外相關(guān)惡臭污染管理辦法值得我們學(xué)習(xí)借鑒[10]。

2.武漢化工園區(qū)VOCs管控現(xiàn)狀

(1)化工園區(qū)企業(yè)現(xiàn)狀

武漢化工園區(qū)重點(diǎn)發(fā)展石油煉化一體化、有機(jī)化工原料、合成材料、高端精細(xì)化工、新材料和橡塑材料深加工等石化產(chǎn)業(yè)；以80萬噸/年乙烯項(xiàng)目為龍頭，下游延伸產(chǎn)品的基本有機(jī)化工產(chǎn)業(yè)和相關(guān)的高分子合成產(chǎn)業(yè)?；@區(qū)內(nèi)聚集了多種類型的化工企業(yè)及涉及揮發(fā)性有機(jī)物排放的大型儲(chǔ)運(yùn)企業(yè)，包括中韓（武漢）石油化工有限公司、武漢恒陽化工等重點(diǎn)化工企業(yè)及化工倉儲(chǔ)公司。園區(qū)現(xiàn)有主要化工企業(yè)12家，惡臭污染物排放重點(diǎn)企業(yè)2家，合計(jì)14家企業(yè)?；@區(qū)以石化企業(yè)、化學(xué)原料和化學(xué)制品制造企業(yè)為主，特征污染物VOCs的產(chǎn)生部位和種類繁多，包括烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴等非甲烷碳?xì)浠衔铮∟MHCs），醛、酮、醇、醚等含氧有機(jī)化合物（OVOCs），含氯有機(jī)物，含氮有機(jī)物，含硫有機(jī)物等幾大類物質(zhì)。

(2)生態(tài)環(huán)境部門對園區(qū)企業(yè)VOCs排放監(jiān)管舉措

目前，生態(tài)環(huán)境部門對化工園區(qū)治理主要有以下幾點(diǎn)：一是要求園區(qū)各企業(yè)安裝在線監(jiān)測設(shè)施。通過在化工企業(yè)煙囪和廠界安裝在線監(jiān)測設(shè)施來監(jiān)控VOCs有組織和無組織排放。二是加大現(xiàn)場檢查。不打招呼、直奔現(xiàn)場，隨機(jī)選取企業(yè)進(jìn)行檢查，主要是檢查企業(yè)有機(jī)液體裝卸平臺(tái)、有機(jī)產(chǎn)品打包車間、污水處理池等VOCs主要排放源。三是在化工園區(qū)安裝三臺(tái)氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）VOCs超級監(jiān)測站，實(shí)時(shí)監(jiān)測化工園區(qū)VOCs排放現(xiàn)狀，并安排專人每天上報(bào)數(shù)據(jù)，對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行溯源后，安排專人現(xiàn)場檢查，并要求相關(guān)企業(yè)自查。四是加大重點(diǎn)企業(yè)VOCs監(jiān)測監(jiān)管力度。每季度對重點(diǎn)企業(yè)廠界進(jìn)行VOCs監(jiān)測，對超標(biāo)企業(yè)進(jìn)行執(zhí)法立案處罰；不定期對重點(diǎn)化工企業(yè)車間及污水處理裝置等重點(diǎn)污染源排放口開展隨機(jī)監(jiān)測，主要針對企業(yè)VOCs進(jìn)行手工采樣監(jiān)測，對VOCs排放超標(biāo)企業(yè)，下達(dá)整改通知書，并立案處罰。

(3)園區(qū)重點(diǎn)化工企業(yè)VOCs治理現(xiàn)狀

目前，化工園區(qū)重點(diǎn)企業(yè)均采取了VOCs治理措施。一是源頭治理。政府鼓勵(lì)企業(yè)積極參加清潔生產(chǎn)審核，對通過清潔生產(chǎn)審核的企業(yè)，給予一定的資金補(bǔ)貼；園區(qū)大部分企業(yè)均通過了清潔生產(chǎn)審核驗(yàn)收，通過開展清潔生產(chǎn)審核方式，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，使用清潔的原輔材料等，從源頭上減少VOCs排放。二是開展泄露檢測與修復(fù)（LDAR）工作。是通過對廠內(nèi)生產(chǎn)裝置、管道、儲(chǔ)罐等環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域開展?jié)撛谛孤c(diǎn)進(jìn)行檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在泄漏現(xiàn)象的組件，并進(jìn)行修復(fù)或替換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降低泄漏排放。三是末端治理。石化企業(yè)常用的VOCs治理技術(shù)包括VOCs回收技術(shù)、VOCs破壞技術(shù)、VOCs組合治理技術(shù)等[11]。武漢化工園區(qū)重點(diǎn)企業(yè)主要采用吸收法、吸附法、直接燃燒法、催化燃燒法及相關(guān)組合處理技術(shù)等，例如武漢乙烯采用地面火炬，將廠內(nèi)VOCs廢氣集中在地面火炬設(shè)施內(nèi)進(jìn)行燃燒，達(dá)到減排效果。園區(qū)部分企業(yè)VOCs治理設(shè)施實(shí)際運(yùn)行管理過程中，還存在管理粗放等問題，尚未達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期效果

(4)存在的主要問題

①未開展精細(xì)化源譜構(gòu)建工作。化工園區(qū)內(nèi)企業(yè)聚集，絕大部分都是石化行業(yè)下游企業(yè)，VOCs排總體排放量大，企業(yè)的原輔材料及工藝各異，各企業(yè)VOCs排放因子繁雜，很難明確各企業(yè)所有VOCs排放因子[12-14]。需開展化工園區(qū)基于企業(yè)工藝過程的源譜構(gòu)建工作，通過在各企業(yè)各生產(chǎn)裝置、管道、污水處理廠、儲(chǔ)罐等部位開展檢測，明確各企業(yè)VOCs排放因子，編制各企業(yè)VOCs源譜，建立園區(qū)VOCs源譜庫，精準(zhǔn)溯源，倒逼企業(yè)主動(dòng)進(jìn)行VOCs減排。

②未建立VOCs監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)?；@區(qū)缺乏有效的企業(yè)VOCs監(jiān)測預(yù)警的監(jiān)測手段和科學(xué)有效的VOCs立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，無法實(shí)現(xiàn)對企業(yè)VOCs排放的有效預(yù)警和風(fēng)險(xiǎn)控制。武漢化工園區(qū)目前有三臺(tái)GC-MS監(jiān)測站，但未能對園區(qū)所有企業(yè)進(jìn)行覆蓋，存在監(jiān)測盲區(qū)和死角。由于缺乏完善的“點(diǎn)、線、面”立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)以及針對化工園區(qū)溯源的VOCs走航監(jiān)測，且未建立合理的平臺(tái)端溯源模型，管理部門難以及時(shí)排查出可疑污染源和超標(biāo)排污企業(yè)。由于園區(qū)VOCs監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)覆蓋面不夠，對編制敏感區(qū)（居民區(qū)、學(xué)校等區(qū)域）和重點(diǎn)企業(yè)大氣環(huán)境VOCs污染情況評估分析的支撐不足，難以實(shí)現(xiàn)對VOCs污染的精細(xì)化管控。因此，亟需對在園區(qū)增加布設(shè)VOCs監(jiān)測站點(diǎn)，構(gòu)建完整的園區(qū)立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

③未建立智慧信息化管理平臺(tái)。園區(qū)缺乏針對大氣VOCs的智慧信息化管理平臺(tái)，針對化工園區(qū)監(jiān)測端建設(shè)的園區(qū)監(jiān)測站，需要同步建立大氣特征因子監(jiān)測監(jiān)控平臺(tái)和園區(qū)大氣溯源分析平臺(tái)，真正實(shí)現(xiàn)前端感知到后端平臺(tái)分析的聯(lián)動(dòng)和輔助決策的分析應(yīng)用。目前園區(qū)環(huán)保信息化程度還不夠，對區(qū)域內(nèi)的污染源進(jìn)行全面覆蓋環(huán)境保護(hù)監(jiān)測信息資源總量不足，無法完全滿足環(huán)保監(jiān)管部門、企業(yè)以及人民群眾對環(huán)保信息需求。因此，應(yīng)加快實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與環(huán)境監(jiān)測、保護(hù)與綜合治理的深度融合，提升環(huán)保信息化應(yīng)用水平。

3.對策和建議

(1)建立基于工藝過程的精細(xì)化源譜，實(shí)現(xiàn)VOCs精準(zhǔn)管控

化工園區(qū)VOCs源譜庫建立是一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，需對各企業(yè)進(jìn)行監(jiān)測、查找環(huán)評、排污許可證等，明確各企業(yè)VOCs排放因子，建立VOCs“基因庫”，經(jīng)匯總及梳理后，最終建立園區(qū)VOCs園譜。化工園區(qū)涉VOCs企業(yè)多，各企業(yè)的產(chǎn)品種類、原輔材料、工藝過程及設(shè)備均各異，不同工藝過程排放的VOCs的組成及濃度均有很大差異。為加強(qiáng)化工園區(qū)VOCs精細(xì)管控，需盡快在建立化工園區(qū)VOCs源譜，全面掌握園區(qū)內(nèi)各化工企業(yè)VOCs排放組成及排放因子，為實(shí)現(xiàn)VOCs的精準(zhǔn)溯源打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

(2)構(gòu)建VOCs治監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，提升園區(qū)全面監(jiān)控能力

主要建立污染源監(jiān)測點(diǎn)、邊界監(jiān)測點(diǎn)和園區(qū)監(jiān)測點(diǎn)三種類型監(jiān)測站點(diǎn)。污染源監(jiān)測點(diǎn)是根據(jù)企業(yè)的污染物排放濃度、風(fēng)速風(fēng)向、敏感區(qū)分布程度等不同在企業(yè)廠界建立污染源監(jiān)測點(diǎn)位；邊界監(jiān)測點(diǎn)是在固定污染源較多且比較集中的的工業(yè)企業(yè)組團(tuán)內(nèi)建立；園區(qū)監(jiān)測點(diǎn)是在園區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向和第二主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向的工業(yè)園區(qū)邊界，兼顧排放強(qiáng)度最大的污染源及污染項(xiàng)目的最大落地濃度，建立園區(qū)監(jiān)測點(diǎn)。將污染源監(jiān)測點(diǎn)、邊界監(jiān)測點(diǎn)和園區(qū)監(jiān)測點(diǎn)構(gòu)建成園區(qū)立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，形成“點(diǎn)、線、面”三維立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對園區(qū)監(jiān)測區(qū)域的全覆蓋式網(wǎng)格精準(zhǔn)監(jiān)控，消滅監(jiān)測盲區(qū)，實(shí)時(shí)掌握區(qū)域內(nèi)環(huán)境污染分布狀況及大氣狀況。

(3)建立園區(qū)智慧信息管理平臺(tái)，提升預(yù)警、應(yīng)急、溯源能力

通過園區(qū)在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，構(gòu)建“點(diǎn)、面、區(qū)”立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)融合，最終建成園區(qū)智慧信息管理平臺(tái)。該平臺(tái)以大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)、污染源廢氣在線監(jiān)控系統(tǒng)、基礎(chǔ)信息等系統(tǒng)為基礎(chǔ)打造園區(qū)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)警、測管聯(lián)動(dòng)、動(dòng)態(tài)防控、智慧決策等功能。針對前段監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，收集VOCs排放數(shù)據(jù)后，進(jìn)行分析、應(yīng)用，主要開發(fā)一企一檔、分級報(bào)警綜合管控、環(huán)保一張圖、智能監(jiān)測、數(shù)據(jù)研判、溯源系統(tǒng)等功能，全面提升園區(qū)預(yù)警、應(yīng)急、溯源能力。

(4)輔助移動(dòng)走航監(jiān)測，提升靈活應(yīng)急能力

VOCs走航監(jiān)測技術(shù)因其具有檢測速度快、靈敏度高、覆蓋范圍廣、可實(shí)現(xiàn)邊走邊測、可快速建立污染源特征譜庫及快速鎖定污染源等優(yōu)點(diǎn)，在園區(qū)VOCs溯源中應(yīng)用的越來越廣泛[15]。在化工園區(qū)現(xiàn)有定點(diǎn)VOCs監(jiān)測設(shè)備的基礎(chǔ)上購買同時(shí)裝備VOCs（TOF-MS）監(jiān)測設(shè)備和環(huán)境氣體紅外監(jiān)測設(shè)備的移動(dòng)走航VOCs監(jiān)測數(shù)據(jù)服務(wù)，作為固定監(jiān)測站點(diǎn)的補(bǔ)充，“動(dòng)靜”結(jié)合，加強(qiáng)對園區(qū)多種大氣環(huán)境特征污染物的監(jiān)控能力，提升園區(qū)靈活應(yīng)急能力。

4.結(jié)語與展望

目前，全國大部分化工園區(qū)VOCs治理總體上處于正在逐步探索中，其中華東沿海地區(qū)如上?；@區(qū)、江蘇洋口化工園區(qū)對VOCs治理較為成熟，上海市和江蘇省也分別出臺(tái)了VOCs無組織排放地方標(biāo)準(zhǔn)，而華中地區(qū)湖北尚未出臺(tái)VOCs無組織排放地方標(biāo)準(zhǔn)。特別是武漢化工園區(qū)作為華中煉化一體化大型化工園區(qū)，對VOCs治理起著典型示范和帶頭作用。目前，武漢化工園區(qū)對VOCs治理還處在摸索階段，更多的是對標(biāo)上?；@區(qū)和江蘇洋口化工園區(qū)進(jìn)行學(xué)習(xí)和交流，當(dāng)?shù)卣梢越Y(jié)合武漢化工園區(qū)企業(yè)布局及管理特點(diǎn)實(shí)際情況，借助國家對VOCs治理歷史最嚴(yán)管控契機(jī)，不斷提高VOCs治理措施與手段。通過建立化工園區(qū)VOCs源譜，做好園區(qū)VOCs排放因子“基因”庫基礎(chǔ)工作，后期再建立在線監(jiān)測體系、智慧信息管理平臺(tái)，溯源VOCs排放企業(yè)，建立“一企一策”，倒逼企業(yè)減排，減少VOCs無組織總量排放。用科技手段徹底解決VOCs治理“硬件”缺陷，同時(shí)也要建立從企業(yè)到園區(qū)的VOCs治理管控制度，從實(shí)踐操作中用好“硬件”，還要不斷完善管控制度“軟件”，達(dá)到“軟硬件”平衡點(diǎn)，助力化工園區(qū)空氣質(zhì)量逐步改善，逐步建立生態(tài)、和諧、綠色化工園區(qū)。